摘要：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在應(yīng)對(duì)碳排放問題方面具有重大價(jià)值，這是一種清潔的發(fā)電方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要布置在露天的野外環(huán)境，工作條件相對(duì)苛刻。新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)可對(duì)電網(wǎng)參數(shù)、氣象條件、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)控，進(jìn)而對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟停、安全運(yùn)行等實(shí)現(xiàn)控制。以下從技術(shù)層面研究了新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)，在風(fēng)力發(fā)電中的具體應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電技術(shù);新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng);應(yīng)用

引言：

風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且根據(jù)環(huán)境參數(shù)、電網(wǎng)參數(shù)等控制機(jī)組發(fā)電過程，新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)具備強(qiáng)大的自動(dòng)化控制能力，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)監(jiān)控，并且對(duì)部分機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行起到控制作用，新型風(fēng)機(jī)電控設(shè)備在現(xiàn)代化風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中越發(fā)重要。

一、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是利用自然界中的風(fēng)能推動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片，然后將其以機(jī)械能的形式傳遞到轉(zhuǎn)子軸心上，而軸心和發(fā)電機(jī)組的低速軸連接在一起，這樣就實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能—機(jī)械能—電能的轉(zhuǎn)換，在當(dāng)前控制化石燃料使用的大背景之下，這種技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值受到了廣泛的認(rèn)可[1]。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備主要包括以下幾個(gè)部分：①發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電中使用的發(fā)電機(jī)主要包括兩種類型，一種是異步發(fā)電機(jī)（也可稱為感應(yīng)發(fā)電機(jī)），另一種是同步型發(fā)電機(jī)，典型的為永磁同步發(fā)電機(jī)、電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)等。按照葉片布置形式上的差異可將其分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。②轉(zhuǎn)子葉片。風(fēng)力發(fā)電機(jī)依靠風(fēng)力驅(qū)動(dòng)，而轉(zhuǎn)子葉片是其捕獲風(fēng)能的核心組件，葉片包括單葉、雙葉以及三葉等多種類型，現(xiàn)階段主要利用碳纖維復(fù)合材料制作高性能的風(fēng)機(jī)葉片。③風(fēng)機(jī)塔。這一部分用于搭載發(fā)電機(jī)機(jī)艙、轉(zhuǎn)子葉片，因?yàn)楦呖粘鰶]有過多的遮擋，風(fēng)能也更為豐富，因而塔身一般可達(dá)到40～60m。表1中列舉了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的其他組件及其功能。

二、新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)及其應(yīng)用

（一）系統(tǒng)構(gòu)成

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制單元

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長期運(yùn)行于惡劣的環(huán)境中，設(shè)備的運(yùn)行及可靠性受到雨水、灰塵、高溫、低溫等各種因素的影響，進(jìn)而引發(fā)各種類型的故障。在其整個(gè)控制系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組控制單元是最為核心的設(shè)備，部署在各個(gè)位置，監(jiān)控不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，常見的組件包括了變流器、UPS電源、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)主控制器等[2]。這些組件分散部署在發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙以及塔筒內(nèi)。

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控

新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)具備較高的自動(dòng)化管理水平，大部監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都顯示在屏幕上，管理人員通過電腦直接觀察機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)。其主要由網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、軟件、數(shù)據(jù)庫以及顯示器等軟硬件組成

（二）系統(tǒng)功能及應(yīng)用

1.數(shù)據(jù)采集

①電網(wǎng)參數(shù)。電控系統(tǒng)在機(jī)組運(yùn)行過程中要實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的參數(shù)，具體包括了電網(wǎng)三相電壓、低電壓、過電壓、電網(wǎng)頻率等;②氣象參數(shù)。對(duì)影響發(fā)電效果的氣象參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，包括了環(huán)境溫度參數(shù)、風(fēng)向以及風(fēng)速等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)葉片捕獲風(fēng)能的效果產(chǎn)生了很大的影響，因而在數(shù)據(jù)采集階段要提前掌握相關(guān)信息;③機(jī)組狀態(tài)參數(shù)。除了環(huán)境因素和電網(wǎng)因素，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也是非常重要的數(shù)據(jù)采集對(duì)象，具體包括了葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、齒輪郵箱溫度、油壓、機(jī)艙溫度等。

2.控制發(fā)電機(jī)組的啟停和發(fā)電功能

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不同于火力發(fā)電，其發(fā)電量隨著風(fēng)能而不斷變化，因而呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的特點(diǎn)。在啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組之前要密切關(guān)注電網(wǎng)當(dāng)前的狀態(tài)以及環(huán)境條件，當(dāng)其都滿足啟動(dòng)的條件時(shí)才可實(shí)施，與此同時(shí)，還要通過系統(tǒng)偏航裝置來調(diào)節(jié)葉片方向[3]。機(jī)組在電控系統(tǒng)的作用下逐步轉(zhuǎn)動(dòng)起來，進(jìn)入到待機(jī)狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電具備一定的要求，那就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定子輸出的電能和電網(wǎng)在各項(xiàng)參數(shù)上保持一致，如相位、頻率等。電控系統(tǒng)要對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施監(jiān)控，并將其作為控制變流器的依據(jù)。雖然風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片可在各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)發(fā)電，但是最好將其限定在發(fā)電效率較高的狀態(tài)下，電控系統(tǒng)會(huì)通過對(duì)葉片轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)來控制機(jī)組功率，使其處于最佳葉尖速比。

3.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能

現(xiàn)代化的智能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本上都采用了遠(yuǎn)程智能監(jiān)控技術(shù)，系統(tǒng)通過軟件、計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)等方式將風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)地顯示在電腦屏幕上，并通過軟件系統(tǒng)向管理人員提供了操作的界面和入口，這些電控設(shè)備可顯示出每一臺(tái)機(jī)組的瞬時(shí)發(fā)電功率、在特定時(shí)間段內(nèi)的累積發(fā)電量以及電機(jī)轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)信息[4]。

4.監(jiān)控發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)

在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，發(fā)電機(jī)組的軸承溫度、線圈溫度以及滑環(huán)室溫度對(duì)其安全性具有重要的價(jià)值，因而在運(yùn)行的過程中要對(duì)這些溫度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，必要時(shí)要對(duì)其加熱或者降溫。電控系統(tǒng)利用電加熱器和冷卻風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)溫度控制。

三、結(jié)束語

綜上，新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)利用各種軟硬件設(shè)備采集、顯示以及控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，同時(shí)還能提供氣象數(shù)據(jù)支持、電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)等功能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟停、發(fā)電效率調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速控制、安全控制等均可借助電控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]程鵬.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其新型風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].中國科技投資，2017（24）.

[2]楊益飛，張伏春，顧立鵬，等.新型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸組件及其控制系統(tǒng)的發(fā)展綜述[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2017，046（008）：11-15.

[3]周盛.變頻技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)中的運(yùn)用實(shí)踐[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2018（18）：2.

[4]嚴(yán)強(qiáng).創(chuàng)新型風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法和風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展方向[J].風(fēng)力發(fā)電，2018（1）：1-7.

作者簡(jiǎn)介：姜楠， 1989年07月，男，漢族，籍貫：吉林省白城市，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：助理工程師，研究方向：風(fēng)力發(fā)電類